TW201348813A - 背光模組 - Google Patents

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Abstract

一種背光模組包括一光源、一光致發光層以及一光學膜。光源係用以提供一光線。光致發光層係用以被光源提供之光線激發而產生一激發光。光學膜係與光致發光層於一垂直投影方向上互相堆疊設置。光學膜包括一基板與複數個二維對稱微結構。二維對稱微結構係設置於基板之至少一表面上，且激發光係通過二維對稱微結構而射出。

Description

背光模組
本發明係關於一種背光模組，尤指一種利用光致發光層發光並利用光學膜改善光線分佈狀況之背光模組。
發光二極體由於具有耗電量低、元件壽命長、低驅動電壓以及反應速度快等優點，目前已廣泛地被應用於交通號誌、裝飾燈具以及各式電子產品之光線來源等方面。使用發光二極體來製作之背光模組目前亦已可見使用於許多平面顯示產品之中。
請參考第1圖與第2圖。第1圖與第2圖分別繪示了習知技術之背光模組101與背光模組102。如第1圖所示，習知技術之背光模組101包括光源110、導光板120、擴散板130以及增亮膜140。背光模組101係屬於側光式背光模組。光源110係設置於導光板120之一側。光源110可包括發光二極體或其他適合的光源結構，用以產生光線L1。光線L1可透過導光板120導向垂直投影方向Z，並利用擴散板130使光線L1分布較偏向一特定方向，再搭配利用增亮膜140使得光線L1於垂直投影方向Z(一般亦可稱為一正視方向)上的亮度增加。增亮膜140一般係為一具有兩層稜鏡片結構之交錯式增亮膜(cross bright enhancement film,cross BEF)，利用此兩稜鏡片中之長條狀稜鏡結構互相交錯設置可使光線L1獲得較佳的增亮效 果。然而，由於一般平面顯示器中所需之背光光源多為白光光源，但目前白光發光二極體仍有色純度不佳或結構複雜與製作成本偏高等問題需要解決，因此亦有如第2圖所示之背光模組102，利用一光源111產生光線L2，透過導光板120導向光致發光層150以激發光致發光層150形成激發光L3。在背光模組102之結構下，光源111可為藍色發光二極體光源，以使得藍色之光線L2可激發光致發光層150形成白色的激發光L3，故可達到簡化光源結構之目的。然而，光致發光層150所形成之激發光L3係為一較不具方向性之光線。也就是說，激發光L3於垂直投影方向Z上之亮度大體上係相等於一側視方向S上之亮度。因此，當激發光L3通過傳統背光設計增亮膜140而射出後，激發光L3於垂直投影方向Z上之亮度反而會小於側視方向S上之亮度，而不利於一般正視方向的亮度表現。也就是說，利用光致發光層150所產生之激發光L3並不適合與一般常用之增亮膜搭配使用。
本發明之主要目的之一在於提供一種背光模組，利用同時具有二維對稱微結構之光學膜與光致發光層搭配設置，達到增加背光模組的發光亮度與改善其亮度分布之目的。
為達上述目的，本發明之一較佳實施例提供一種背光模組。此背光模組包括一光源、一光致發光層以及一光學膜。光源係用以提供一光線。光致發光層係用以被光源提供之光線激發而產生一激發 光。光學膜係與光致發光層於一垂直投影方向上互相堆疊設置。光學膜包括一基板與複數個二維對稱微結構。二維對稱微結構係設置於基板之至少一表面上，且激發光係通過二維對稱微結構而射出。
為達上述目的，本發明之另一較佳實施例提供一種背光模組。此背光模組包括一光源、一光致發光層以及一光學膜。光源係用以提供一光線。光致發光層係用以被光源提供之光線激發而產生一激發光。激發光於一垂直投影方向上之亮度大體上係相等於任一側視方向上之亮度。光學膜係與光致發光層於垂直投影方向上互相堆疊設置。光學膜包括一基板與複數個二維對稱微結構。二維對稱微結構係設置於基板之至少一表面上，且激發光係通過二維對稱微結構而射出。二維對稱微結構係用以使激發光通過二維對稱微結構後於垂直投影方向上之亮度大體上大於側視方向上之亮度。
為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
請參考第3圖至第6圖。第3圖至第6圖繪示了本發明之一第一較佳實施例之背光模組的示意圖。其中第3圖為一側視示意圖，第4圖為背光模組之光學膜的部分放大示意圖，第5圖與第6圖為背光模組之光學膜的上視示意圖。為了方便說明，本發明之各圖式 僅為示意以更容易了解本發明，其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。如第3圖與第4圖所示，本實施例提供一背光模組200，背光模組200包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜240。光源210係用以提供光線L4。本實施例之光源210較佳可包括藍光光源例如藍光發光二極體光源或紫外光源，但並不以此為限。導光板220係與光致發光層230對應設置，且光源210係設置於導光板220之一側，以使光源210所產生之光線L4可透過導光板220導向垂直投影方向Z。本實施例之導光板220、光致發光層230以及光學膜240係於垂直投影方向Z上依序堆疊設置。換句話說，本實施例之導光板220、光致發光層230以及光學膜240係於垂直投影方向Z上互相重疊，且光源210係於垂直投影方向Z上不與導光板220、光致發光層230以及光學膜240互相重疊。本實施例之背光模組200可視為一種側光式背光模組，但並不以此為限。光致發光層230係用以被光源210提供之光線L4激發而產生一激發光L5。本實施例之光致發光層230可包括螢光材料或磷光材料，但並不以此為限。更進一步說明，光致發光層230較佳可包括釔鋁石榴石(Yttrium Aluminium Garnet,YAG)材料、紅綠光(Red and Green,RG)材料、量子點(Quantum Dot,QD)材料或其他適合之光致發光材料。舉例來說，當光源210所提供之光線L4為藍色光或紫外光時，可激發具有上述材料之光致發光層230而產生白色之激發光L5，但本發明並不以此為限而可視需要選擇其他適合之光源與其他材料所組成之光致發光層來達到所需之激發光效果。此外，光學膜240包括基板250與複數個二維對稱微結構240M。基板250具有一上表 面251以及一下表面252，下表面係面對光致發光層230，而上表面251係背對光致發光層230。二維對稱微結構240M係設置於基板250之上表面251上，而激發光L5係通過二維對稱微結構240M而射出。值得說明的是，本實施例之二維對稱微結構240M係為一凸起微結構。更明確地說，二維對稱微結構240M係為一凸起之圓錐形微結構，並具有一頂角T，且頂角T較佳係介於30度至130度之間，以達到較佳的光學效果，但本發明並不以此為限而可視需要使用其他適合之二維對稱微結構。值得說明的是，本發明中之二維對稱微結構係指於基板的表面上任意正交的兩軸皆可為基準定義軸，而二維對稱微結構係於此兩基準定義軸上皆需對稱。此外，本發明之二維對稱微結構係依據有二維對稱特徵之三維結構。舉例而言，二微對稱結構可為半圓球、圓椎、金字塔等。
另請注意，在本實施例中，由於受光致發光層的發光性質影響，光致發光層230受光線L4激發而產生之激發光L5係為一較不具方向性之光線。也就是說，激發光L5通過二維對稱微結構240M前，激發光L5於垂直投影方向Z上之亮度大體上係相等於一側視方向S上之亮度，而側視方向S與垂直投影方向Z之間具有一夾角A，且夾角A大體上係介於0度至正負90度之間，舉例而言，以垂直投影方向Z為基準，順時針方向之夾角A為正角度，逆時針方向之夾角A為負角度。激發光L5通過二維對稱微結構240M後，受到二維對稱微結構240M所產生的光學效果影響，可使激發光L5於垂直投影方向Z上之亮度大體上大於側視方向S上之亮度。於本實施例 中，垂直投影方向Z上之亮度與夾角A為0度至正負15度之間之亮度的比例介於1至2，且可透過調整二維對稱微結構240M之頂角T的角度來控制亮度比例，舉例而言，當二維對稱微結構240M為圓錐時，垂直投影方向Z上之亮度與夾角A為正負15度的亮度比例為2，當將圓錐結構之頂角T變大之後，則垂直投影方向Z上之亮度與夾角A為正負45度的亮度比例為2，亦即提升側視方向S之亮度。舉例來說，激發光L5通過二維對稱微結構240M後，整體正視亮度可提升約90%(亮度可由280W提升至531W)，而垂直投影方向Z上(亦可稱之為正視方向上)之輻射強度(radiant intensity,W/sr)亦可提升約60%(輻射強度可由225W/sr提升至360W/sr)。當側視方向S與垂直投影方向Z之間的夾角A約為20度時，激發光L5於垂直投影方向Z上之亮度可提升至側視方向S上之亮度的3倍。更進一步說明，由於本實施例之二維對稱微結構240M係以垂直於背光模組200之垂直投影方向Z為一對稱軸，故於各視角上可呈現較均勻之光學效果，而可適用於激發光L5。此外，由於本實施例係利用二維對稱微結構240M，故可不需如先前技術中利用之兩個互相堆疊之稜鏡片，以使兩稜鏡片中的長條狀稜鏡結構互相交錯來產生光學效果，因此本實施例之背光模組200亦相對地有可降低整體厚度之優點。此外，本實施例之背光模組200中，光致發光層230與基板250之間較佳係具有一定間隔或具有一黏著層(圖未示)，藉由此間隔(亦可稱之為空氣間隔，air gap)或控制上述之黏著層的折射率狀況，可避免部分角度之激發光L5與光致發光層230與基板250的交界處發生全反射的現象，進而改善整體的發光效果。於本實施 例中，二微對稱結構240M為圓錐時，其光學亮度最佳。
此外，如第5圖與第6圖所示，本實施例之各二維對稱微結構240M的排列方式可包括一陣列方式排列(如第5圖所示)、一六方最密堆積(hexagonal close-packed,hcp)方式排列(如第6圖所示)或其他適合之規則或不規則的排列方式。為方便說明，本實施例僅以圓錐之二維對稱微結構240M來說明，但本發明不以此為限。陣列方式排列具有生產流程方便以及製程簡單之優點，而六方最密堆積方式排列則具有可使亮度提升效果最佳化的效果，但本發明不以此為限，排列方式可依不同光學設計的需求而調整，亦可為不規則排列，舉例而言，在部分區域依六方最密堆積排列，而介於各部份區域(六方最密堆積排列)之間的區域可隨機分布。各二維對稱微結構240M的大小較佳係介於0.01公釐(mm)至0.1公釐(mm)之間，但並不以此為限。
下文將針對本發明之背光模組的不同實施例進行說明，且為簡化說明，以下說明主要針對各實施例不同之處進行詳述，而不再對相同之處作重覆贅述。此外，本發明之各實施例中相同之元件係以相同之標號進行標示，以利於各實施例間互相對照。
請參考第7圖。第7圖繪示了本發明之第二較佳實施例之背光模組300的示意圖。如第7圖所示，背光模組300包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜340。本實施例之背光模組 300與上述第一較佳實施例之背光模組200之間的不同處在於，在本實施例中，光學膜340包括基板250與複數個二維對稱微結構340M，且二維對稱微結構340M係設置於基板250之下表面252上。將二維對稱微結構340M設置於基板250之下表面252上可減少因二維對稱微結構340M形狀因素所可能造成之觀看可識別性等問題。相對地，將二維對稱微結構設置於基板250之上表面251則可減少對其下層之膜片的刮傷。本實施例之背光模組300除了二維對稱微結構340M的設置位置之外，其餘各部件之設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例之背光模組100相似，故在此並不再贅述。
請參考第8圖。第8圖繪示了本發明之第三較佳實施例之背光模組400的示意圖。如第8圖所示，背光模組400包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜440。本實施例之背光模組400與上述第一較佳實施例之背光模組200之間的不同處在於，在本實施例中，光學膜440包括基板250與複數個二維對稱微結構440M，各二維對稱微結構440M之間係具有間隙，也就是說各二維對稱微結構440M並非緊密排列設置，故可有利於降低製作光學膜440時的製程難度，進而達到提升良率的效果。本實施例之背光模組400除了各二維對稱微結構440M之間的設置方式之外，其餘各部件之設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例之背光模組100相似，故在此並不再贅述。
請參考第9圖。第9圖繪示了本發明之第四較佳實施例之背光模組500的示意圖。如第9圖所示，背光模組500包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜540。本實施例之背光模組500與上述第一較佳實施例之背光模組200之間的不同處在於，在本實施例中，光學膜540包括基板250、複數個二維對稱微結構541M以及複數個二維對稱微結構542M，各二維對稱微結構541M係設置於基板250之上表面251上，而各二維對稱微結構542M係設置於基板250之下表面252上。換句話說，本實施例之光學膜540於基板250的兩表面上均具有二維對稱微結構，故可更進一步加強所需之光學效果。本實施例之背光模組500除了於基板250的上下表面分別設置二維對稱微結構541M與二維對稱微結構542M之外，其餘各部件之設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例之背光模組100相似，故在此並不再贅述。
請參考第10圖。第10圖繪示了本發明之第五較佳實施例之背光模組600的示意圖。如第10圖所示，背光模組600包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜640。本實施例之背光模組600與上述第一較佳實施例之背光模組200之間的不同處在於，在本實施例中，光學膜640包括基板250與複數個二維對稱微結構640M，且各二維對稱微結構640M係為球形微結構，故可具有防止刮傷的優點。本實施例之背光模組600除了二維對稱微結構640M的形狀之外，其餘各部件之設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例之背光模組100相似，故在此並不再贅述。
請參考第11圖。第11圖繪示了本發明之第六較佳實施例之背光模組700的示意圖。如第11圖所示，背光模組700包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜740。本實施例之背光模組700與上述第一較佳實施例之背光模組200之間的不同處在於，在本實施例中，光學膜740包括基板250與複數個二維對稱微結構740M，各二維對稱微結構740M係為凹陷微結構，故可進一步降低對於整體厚度的影響。本實施例之背光模組700除了各二維對稱微結構740M之外，其餘各部件之設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例之背光模組100相似，故在此並不再贅述。
請參考第12圖。第12圖繪示了本發明之第七較佳實施例之背光模組800的示意圖。如第12圖所示，本實施例之背光模組800與上述第一較佳實施例之背光模組200之間的不同處在於，在本實施例中，光致發光層230係與導光板220緊密設置，也就是說光致發光層230可直接形成於導光板220之上，故可整合光致發光層230與導光板220的製程步驟，進而達到簡化製程的效果。此外，光致發光層230與導光板220緊密設置亦可減少光線所需通過之其他介質，進而達到減少光線耗損的效果。本實施例之背光模組800除了光致發光層230與導光板220之間的設置方式之外，其餘各部件之設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例之背光模組100相似，故在此並不再贅述。
請參考第13圖與第14圖。第13圖與第14圖繪示了本發明之第八較佳實施例之背光模組900的示意圖。其中第14圖為背光模組之光學膜的上視示意圖如第13圖所示，背光模組900包括光源910、光學板920、光致發光層230以及光學膜240。本實施例之背光模組900與上述第一較佳實施例之背光模組200之間的不同處在於，在本實施例中，光源910、光致發光層230以及光學膜240係於垂直投影方向Z上依序堆疊設置，也就是說本實施例之背光模組900可視為直下式背光模組，但並不以此為限。此外，光學板920係設置於光源910以及光致發光層230之間，且光學板920可視需要具有導光或/及擴散的光學效果。本實施例之背光模組900除了光源910設置方式以及光學板920之外，其餘各部件之設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例之背光模組100相似，故在此並不再贅述。值得說明的是，本實施例之直下式光源910亦與上述第二至第七較佳實施例中的光學膜進行搭配來獲得所需之光學效果。本實施例之各二維對稱微結構240M的排列方式除了可包括上述之陣列方式排列(第5圖所示)以及六方最密堆積方式排列(第6圖所示)之外，也可如第14圖所示以光源910為一圓心而呈一圓形排列。此外，在本發明之其他較佳實施例中，亦可包括複數個光源910，而各組以光源910為圓心排列之二維對稱微結構240M之間亦可有不同方式排列之其他二維對稱微結構240M。
綜合以上所述，本發明之背光模組係利用具有二維對稱微結構 之光學膜與光致發光層搭配設置，使得光致發光層被光源提供之光線激發所產生之激發光可透過二維對稱微結構達到增加整體亮度與改善亮度分布之效果。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
101‧‧‧背光模組
102‧‧‧背光模組
110‧‧‧光源
111‧‧‧光源
120‧‧‧導光板
130‧‧‧擴散板
140‧‧‧增亮膜
150‧‧‧光致發光層
200‧‧‧背光模組
210‧‧‧光源
220‧‧‧導光板
230‧‧‧光致發光層
240‧‧‧光學膜
240M‧‧‧二維對稱微結構
250‧‧‧基板
251‧‧‧上表面
252‧‧‧下表面
300‧‧‧背光模組
340‧‧‧光學膜
340M‧‧‧二維對稱微結構
400‧‧‧背光模組
440‧‧‧光學膜
440M‧‧‧二維對稱微結構
500‧‧‧背光模組
540‧‧‧光學膜
541M‧‧‧二維對稱微結構
542M‧‧‧二維對稱微結構
600‧‧‧背光模組
640‧‧‧光學膜
640M‧‧‧二維對稱微結構
700‧‧‧背光模組
740‧‧‧光學膜
740M‧‧‧二維對稱微結構
800‧‧‧背光模組
900‧‧‧背光模組
910‧‧‧光源
920‧‧‧光學板
A‧‧‧夾角
L1‧‧‧光線
L2‧‧‧光線
L3‧‧‧激發光
L4‧‧‧光線
L5‧‧‧激發光
S‧‧‧側視方向
T‧‧‧頂角
X‧‧‧第一方向
Y‧‧‧第二方向
Z‧‧‧垂直投影方向
第1圖與第2圖繪示了習知技術之背光模組的示意圖。
第3圖至第6圖繪示了本發明之一第一較佳實施例之背光模組的示意圖。
第7圖繪示了本發明之一第二較佳實施例之背光模組的示意圖。
第8圖繪示了本發明之一第三較佳實施例之背光模組的示意圖。
第9圖繪示了本發明之一第四較佳實施例之背光模組的示意圖。
第10圖繪示了本發明之一第五較佳實施例之背光模組的示意圖。
第11圖繪示了本發明之一第六較佳實施例之背光模組的示意圖。
第12圖繪示了本發明之一第七較佳實施例之背光模組的示意圖。
第13圖與第14圖繪示了本發明之一第八較佳實施例之背光模組的示意圖。
200‧‧‧背光模組
210‧‧‧光源
220‧‧‧導光板
230‧‧‧光致發光層
240‧‧‧光學膜
240M‧‧‧二維對稱微結構
250‧‧‧基板
251‧‧‧上表面
252‧‧‧下表面
A‧‧‧夾角
L4‧‧‧光線
L5‧‧‧激發光
S‧‧‧側視方向
Z‧‧‧垂直投影方向

Claims (10)

  1. 一種背光模組，包括：一光源，用以提供一光線；一光致發光層，用以被該光源提供之該光線激發而產生一激發光；以及一光學膜，與該光致發光層於一垂直投影方向上互相堆疊設置，其中該光學膜包括一基板與複數個二維對稱微結構，該等二維對稱微結構係設置於該基板之至少一表面上，且該激發光係通過該等二維對稱微結構而射出。
  2. 如請求項1所述之背光模組，其中各該二維對稱微結構包括一球形微結構或一圓錐形微結構。
  3. 如請求項2所述之背光模組，其中該圓錐形微結構具有一頂角，介於30度至130度之間。
  4. 如請求項1所述之背光模組，其中各該二維對稱微結構包括一凸起微結構或一凹陷微結構。
  5. 如請求項1所述之背光模組，更包括一導光板，與該光致發光層對應設置，其中該光源係設置於該導光板之至少一側，且該導光板、該光致發光層以及該光學膜係於該垂直投影方向上依序堆疊 設置。
  6. 如請求項1所述之背光模組，其中該光源、該光致發光層以及該光學膜係於該垂直投影方向上依序堆疊設置。
  7. 如請求項1所述之背光模組，其中該激發光於該垂直投影方向上之亮度大體上係相等於一側視方向上之亮度，且該激發光通過該等二維對稱微結構後於該垂直投影方向上之亮度大體上係大於該側視方向上之亮度。
  8. 如請求項7所述之背光模組，該側視方向與該垂直投影方向之間具有一夾角，該夾角係介於0度至正負90度之間。
  9. 一種背光模組，包括：一光源，用以提供一光線；一光致發光層，用以被該光源提供之該光線激發而產生一激發光，其中該激發光於一垂直投影方向上之亮度大體上係相等於一側視方向上之亮度；以及一光學膜，與該光致發光層於該垂直投影方向上互相堆疊設置，其中該光學膜包括一基板與複數個二維對稱微結構，該等二維對稱微結構係設置於該基板之至少一表面上，該激發光係通過該等二維對稱微結構而射出；其中該等二維對稱微結構係用以使該激發光通過該等二維對稱微 結構後於該垂直投影方向上之亮度大體上大於該側視方向上之亮度。
  10. 如請求項9所述之背光模組，其中該側視方向與該垂直投影方向之間具有一夾角，該夾角係介於0度至正負90度之間。
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